JP2008124203A - 洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス溶解水を用いて基板等を洗浄する場合の洗浄効率を向上させることができる洗浄装置を提供する。
【解決手段】ガスをガス溶解装置１で水中に溶解させ、ガス溶解水を殻体たる洗浄槽４に導入し、被洗浄物としての基板Ｓを洗浄する。ガス溶解装置１からのガス溶解水が配管２及び水圧調整弁３を介して洗浄槽４に導入される。水圧調整弁３で減圧されることにより、洗浄槽４内に導入されるガス溶解水中に微細気泡が多量に生じる。この微細気泡含有水によって基板が効率よく洗浄される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子基板などの被洗浄物をガス溶解水で洗浄するための洗浄装置に関する。

半導体基板などを洗浄する方法としてオゾン、酸素、水素などのガスを溶解させたガス溶解水を用いることは周知である。

例えば、特開平１１−７７０２１号では水素溶解水を用いており、特開２０００−２７９９０２では酸素溶解水を用いており、特開２００２−２３３８６ではオゾンの溶解水を用いており、特開２００４−２８１８９４では水素及び窒素の溶解水を用いている。

洗浄方式としては、槽内に基板を浸積する方式、ノズルから洗浄液を基板に向かって噴射する方式、基板の一方の面に液供給ノズルと液吸引ノズルとを対峙させる方式（特許３５１１４４１）など様々のものがある。
特開平１１−７７０２１ 特開２０００−２７９９０２ 特開２００２−２３３８６ 特開２００４−２８１８９４ 特許３５１１４４１

本発明は、ガス溶解水を用いて基板等を洗浄する場合の洗浄効率を向上させることができる洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明の洗浄装置は、ガスを加圧溶解させた加圧水によって被洗浄物を洗浄する洗浄装置において、該加圧水を製造するガス溶解装置と、該ガス溶解装置からの加圧水を導く配管と、該配管から加圧水が導入部を介して導入される室を有し、該室に被洗浄物を収容するか又は該室内を被洗浄物に露呈させる開口が設けられている殻体と、該殻体の加圧水導入部又はその直近の前記配管に設けられた水圧調整弁とを備えてなるものである。

本発明の洗浄装置では、殻体内に導入されるガス溶解水によって被洗浄物の洗浄が行われる。このガス溶解水は、ガスを加圧溶解させるガス溶解装置から配管を介して送られてくるものであるが、殻体又はその直近の配管に設けられた水圧調整弁で水圧を低下させることにより水中に微細気泡が多量に発生する。この微細気泡を多量に含む水が被洗浄物表面に接触することにより、被洗浄物表面の微細微粒子や汚れ成分が該表面から効率よく除去される。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

第１図は本発明の実施の形態に係る洗浄装置の系統図である。この実施の形態では、ガスをガス溶解装置１で水中に溶解させ、ガス溶解水を殻体たる洗浄槽４に導入し、被洗浄物としての基板Ｓを洗浄している。

ガス溶解装置１は膜式ガス溶解装置であり、ガス透過膜１ｍによって隔てられた気体室１ａと水室１ｂを備えている。ガスが気体室１ａに加圧供給され、水がポンプ（図示略）によって水室１ｂに通水される。膜１ｍを透過したガスが、水室１ｂ内の水に溶解し、生じたガス溶解水が配管２及び水圧調整弁３を介して洗浄槽４に導入される。

洗浄槽４は槽体の下側に水の導入口４ａを有し、上側に排水口４ｂを備えている。この実施の形態では、この導入口４ａに前記水圧調整弁３が取り付けられている。基板Ｓは、槽体の底面から複数個上方に向って突設された脚台４ｃ上に載置されている。この洗浄槽４は、天蓋部４ｄを開閉して基板Ｓを出し入れするよう構成されている。

このように構成された洗浄装置においては、ガス溶解装置１から配管２を介して送られてきたガス溶解水が水圧調整弁３で減圧されて洗浄槽４内に導入され、基板Ｓが洗浄される。洗浄排水は排水口４ｂから流出する。

この水圧調整弁３で減圧されることにより、洗浄槽４内に導入されるガス溶解水中に微細気泡が多量に生じている。この微細気泡含有水が基板Ｓと接触することにより、基板Ｓが効率よく洗浄される。洗浄された基板Ｓは、天蓋部４ｄを開けて取り出され、次の基板Ｓが洗浄槽４内に配置され、洗浄される。

第１図では、基板Ｓをバッチ式に洗浄槽４に出し入れするようにしているが、コンベヤ等によって搬送することにより、基板Ｓを連続的に洗浄槽４を通過させるようにしてもよい。

第１図では水圧調整弁３を導入口４ａに取り付けているが、配管２の途中のうち導入口４ａの直近部位（例えば導入口４ａから５０ｍｍ以内）に水圧調整弁３を設けてもよい。

第１図では、洗浄槽４の天蓋部４ｄを開閉するようにしているが、第２図のように、洗浄槽７を略上下対称な下半殻７Ａと上半殻７Ｂとの２体で構成し、この上半殻７Ｂと下半殻７Ａとを分離することにより基板Ｓを出し入れするようにしてもよい。

この下半殻７Ａは逆円錐形であり、その底部中央に導入口７ａが設けられている。この導入口７ａに水圧調整弁３が取り付けられており、配管２からのガス溶解水が水圧調整弁３で減圧された後、洗浄槽７内に導入される。この導入された水には多量の微細気泡が含まれており、基板Ｓが効率よく洗浄される。基板Ｓは脚台７ｃ上に載置されている。

上半殻７Ｂは正円錐形であり、その上部中央に排水口７ｂが設けられている。

第３図（ａ）は別の実施の形態に係る洗浄装置の系統図、第３図（ｂ）はそのノズル部分の拡大図である。

この実施の形態でも、ガス溶解装置１で製造されたガス溶解水が配管２を介して水圧調整弁３に送られる。この実施の形態では、水圧調整弁３は殻体としてのノズル５の導入口５ａに取り付けられている。このノズル５は、底面部分が開放した無底容器形状（下向きカップ状）のものであり、導入口５ａはノズル５の天蓋部分に設けられている。

ノズル５の下側に被洗浄物としての基板Ｓが配置されており、ノズル５の下端５ｂと基板Ｓとの間に若干（例えば１〜３ｍｍ程度）の間隙があいている。この間隙が微小であるため、導入口５ａから導入された水によってノズル５内は満水状態となっている。

この実施の形態でも、水圧調整弁３によってガス溶解水が減圧されることにより洗浄水中に微細気泡が多量に生じ、この微細気泡含有水によって基板Ｓが効率よく洗浄される。洗浄水は、ノズル５の下端５ｂと基板Ｓとの間の間隙を通り抜けた後、基板Ｓの上面を伝わって流れ落ちる。

なお、このような下向きカップ状のノズル５を用いて基板Ｓを洗浄する場合、基板Ｓが円板状であるときには、第４図のように基板Ｓをターンテーブル９上に載せ、基板Ｓをその中心回りにθ方向に回転させると共に、ノズル５を基板Ｓの半径方向ｒに移動、例えば１回又は複数回往復移動させるようにしてもよい。

本発明では、第５図のようにノズル５の上部にガス排出口５ｄを設け、ガス排出弁５ｅを介してガスをノズル５外に流出させるようにしてもよい。これにより、ノズル５内を満水状態に保ち、極めて効率よく基板洗浄を行うことが可能となる。

第６図は殻体として下向きカップ状の洗浄器６を用いた洗浄装置の該洗浄器部分の断面図である。

この洗浄器６は、底部が開放し、この底部に基板Ｓが挿入される。洗浄器６の上部に導入口６ａが設けられ、この導入口６ａに水圧調整弁３が取り付けられている。ガス溶解装置からのガス溶解水がこの水圧調整弁３を介して洗浄器６内に導入される。基板Ｓの外周面と洗浄器６の側周壁６ｂの下部との間には若干間隙があいている。この間隙が微小であるため、洗浄器６内が満水状態となる。

この実施の形態でも、配管２からのガス溶解水が水圧調整弁３で減圧され、微細気泡を多量に含んだ水となり、この微細気泡含有水によって基板Ｓが効率よく洗浄される。洗浄排水は、基板Ｓの外周と側周壁６ｂとの間隙を通って下方へ流出する。

なお、基板Ｓは支持部材８によって支持されている。

第７図は本発明のさらに別の実施の形態に係る洗浄装置のノズル部分の断面図である。

このノズル１０は、下向きカップ状であり、上部の導入口１０ａに水圧調調整弁３が取り付けられ、配管２からのガス溶解水が該水圧調整弁３で減圧された後、ノズル１０内に導入される。

このノズル１０の側周及び上側を覆うようにカバー１１が設けられている。このカバー１１も下向きカップ状であり、ノズル１０の外周囲との間に所定の間隔があいている。カバー１１の上部には吸引口１１ａが設けられ、配管１２を介して吸引ポンプ１３が接続されている。カバー１１の下端１１ｂは、ノズル１０の下端１０ｂと面一状となっている。

このノズル下端５ｂ及びカバー下端１１ｂに、所定の間隙を介して対面するように基板Ｓが配置される。この間隙が微小であるため、ノズル１０内は導入口１０ａから導入される水で満水状態となる。

この第７図の洗浄装置においては、配管２からのガス溶解水が水圧調整弁３によって減圧され、多量の微細気泡を含んだ水がノズル１０内に導入され、基板Ｓの上面が洗浄される。この水は、ノズル１０の下端１０ｂを回り込んでカバー１１内に吸い込まれ、吸引口１１ａ、配管１２及び吸引ポンプ１３を介して排出される。このため、基板Ｓ上に洗浄排水が広がることがない。

この第７図の洗浄装置においても、前記第３図のように基板Ｓをターンテーブル上に配置すると共に、ノズル１０をターンテーブルの半径方向に移動させることにより、基板Ｓの上面の全体を洗浄することができる。

また、この第７図の洗浄装置において、ノズル１０の径が大きい場合などには、第８図のように、基板Ｓをノズル１０の底部に挿入して洗浄してもよい。この基板Ｓは支脚１５を介してベース１４上に配置されている。基板Ｓの外周面とノズル１０の下部内周面との間には若干の間隙があいている。ノズル下端１０ｂ及びカバー下端１１ｂとベース１４との間には若干の間隙があいている。

水圧調整弁３を介してノズル１０内に導入された微細気泡含有水によって基板Ｓが洗浄され、洗浄排水はノズル下端１０ｂを回り込み、ノズル１０とカバー１１との間を通り、吸引口１１ａ、配管１２、吸引ポンプ１３を介して吸引排出される。

上記のガスとしては、窒素、炭酸ガス、アルゴン、ヘリウム、水素、酸素、オゾン、空気、アンモニアなどが例示されるが、これらに限定されない。

水圧調整弁３では、配管２内の水圧の１／２〜１／６程度に減圧するのが好ましい。

基板Ｓとしては、シリコンウェハ、ＦＰＤ用ガラス基板、フォトマスク、ハードディスクなどが例示される。これらの基板Ｓは、微細加工が施されているものでもよい。

本発明では、ガス溶解装置１に水の冷却装置を設けたり、該ガス溶解装置１に導入される水を冷却する冷却装置を設けてもよい。この冷却装置によって水を冷却することにより、水のガス溶解度が増大する。

本発明では、ガス溶解装置１への給水ライン、ガス溶解装置１、配管２又は殻体（洗浄槽４，７、ノズル５，１０又は洗浄器６）に洗浄薬品を添加する薬注手段を設けてもよい。このような洗浄薬品としては、アンモニア、アンモニウム化合物、アルカリ金属水酸化物などのアルカリ、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸などの酸、界面活性剤、キレート剤などが例示される。

本発明では、殻体に超音波振動器を設け、超音波による洗浄作用を重畳させるようにしてもよい。

本発明では、配管２、水圧調整弁３又は殻体にヒータ等の水の加温手段を設け、ガス溶解水を加温するようにしてもよい。これにより、ガス溶解度が低下し、微細気泡の発生量が多くなる。また、温水によって洗浄効果が向上する。ガス溶解水の流通方向は、上，下いずれでもよく、場合によっては左右方向でもよい。

実施の形態に係る洗浄装置の系統図である。 別の実施の形態に係る洗浄装置のノズル部分の断面図である。 異なる実施の形態を示す系統図と断面図である。 基板の洗浄状態を示す斜視図である。 別の実施の形態のノズル部分の断面図である。 さらに別の実施の形態の洗浄器部分の断面図である。 さらに別の実施の形態のノズル部分の断面図である。 さらに異なる実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

１ ガス溶解装置
２ 配管
３ 水圧調整弁
４，７ 洗浄槽（殻体）
５，１０ ノズル（殻体）
６ 洗浄器（殻体）
１１ カバー
１３ 吸引ポンプ

Claims (8)

1. ガスを加圧溶解させた加圧水によって被洗浄物を洗浄する洗浄装置において、
   該加圧水を製造するガス溶解装置と、
   該ガス溶解装置からの加圧水を導く配管と、
   該配管から加圧水が導入部を介して導入される室を有し、該室に被洗浄物を収容するか又は該室内を被洗浄物に露呈させる開口が設けられている殻体と、
   該殻体の加圧水導入部又はその直近の前記配管に設けられた水圧調整弁と
   を備えてなる洗浄装置。
2. 請求項１において、前記殻体はその一方の面に前記開口が設けられており、
   該開口から流出した水を吸引する吸引部が該開口を取り巻いて設けられていることを特徴とする洗浄装置。
3. 請求項２において、該殻体を取り囲むカバーが設けられており、該カバーと前記殻体との間が前記吸引部となっていることを特徴とする洗浄装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記殻体の下面に前記開口が設けられており、
   該殻体の上部に該殻体内のガスを排出するガス排出部が設けられていることを特徴とする洗浄装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、前記ガス溶解装置又はその上流側に、水の冷却手段が設けられていることを特徴とする洗浄装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、前記配管又はその上流側に洗浄薬品を添加する薬品添加手段が設けられていることを特徴とする洗浄装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、前記殻体に超音波振動器が設けられていることを特徴とする洗浄装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項において、前記殻体又は前記配管に水の加温手段が設けられていることを特徴とする洗浄装置。

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